一种行星式多级变速传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种动力或运动变速装置,特别是涉及一种行星式多级变速传动 装置;本实用新型适用于机床、车辆、船等动力机械传动内的多级传动变速。 技术背景
[0002] 目前,动力机械传动内的变速器由传动机构和变速机构组成。传动机构大多用普 通齿轮或行星齿轮传动。按传动比的变化方可分为有级式、无级式两种。有级式变速器是 指有几个可选择的固定传动比,大多采用齿轮传动,可分为齿轮轴线固定的普通齿轮变速 器和行星齿轮变速器两种;无级式变速器是指传动比可在一定范围内连续变化,常见的有 液力式,机械式和电力式等。有级式变速器具有变速比稳定、噪声低、传动效率高,但随着变 速级数的増加,一般存在调速机构复杂、整体结构尺寸过大、成本高等问题;而无级式变速 器能够克服有级式变速器的不足,但又存在传动效率不高、变速传动零件寿命不长、变速稳 定性受使用周期増长而降低等问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是针对现有相关技术的不足,提供一种既有级式变速器的优 点,又有无级式变速器的特点,结构简单、尺寸重量小、变速范围较大,传动效率高的行星式 多级变速传动方法及装置。
[0004] 本实用新型的目的通过如下技术方案实现:
[0005] 一种行星式多级变速传动装置,包括输入轴、主动圆锥齿轮、圆柱齿轮、端面齿轮、 输出轴、转臂和从动圆锥齿轮;主动圆锥齿轮与输入轴连接,主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮 啮合;从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连,绕转臂旋转;端面齿轮由多个由套圈端面齿轮组成, 都为环状结构,每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿,端面齿设置在环形套圈的端面,直 齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置,每个套圈端面齿轮的端面齿与圆柱齿轮 啮合,每个套圈端面齿轮的直齿选择性与调速机构的内齿圈啮合固定;转臂与输出轴垂直 正交,并固连为一体。
[0006] 为进一步实现本实用新型目的,优选地,所述的调速机构包括变速驱动电机、驱动 螺母、驱动螺杆和内齿圈;内齿圈设置在箱体上,内齿圈的内孔上设有与套圈端面齿轮的直 齿尺寸同样的内齿,在内齿圈的外圆柱面上的对边位置加工有凹槽,凹槽内设有导向平键, 在箱体上设有与导向平键配合的导向槽,驱动螺母通过从导向槽伸入箱体内与内齿圈连 接;驱动螺母与驱动螺杆连接,驱动螺杆与变速驱动电机相连。
[0007] 所述的驱动螺杆一端变速驱动电机相连,另一端通过第二轴承支承于螺杆支座 上,变速驱动电机与螺杆支座安装在箱体上。
[0008] 所述的导向槽装有可收缩防尘罩。
[0009] 所述的多个套圈端面齿轮相互叠加,在相邻的两个套圈端面齿轮中间装有滚针轴 承和钢球。
[0010] 所述的输入轴为圆柱形阶梯结构,在中间部位套有第一轴承,左端穿过第一油封 的内孔,右端固连有主动圆锥齿轮;输出轴为圆柱形阶梯结构,其左端通过第六轴承支承于 输入轴右端孔内,中间部位套装第四轴承,第四轴承外圈支承于箱体上。
[0011] 所述的输出轴的左端开有圆柱孔,转臂为圆柱形阶梯结构并穿过该圆柱孔,转臂 两端均为台阶结构,长台阶面上套有第五轴承,轴承外圈上安装圆柱齿轮,在圆柱齿轮的台 阶面上通过键连接有从动圆锥齿轮,分隔套装在从动圆锥齿轮和圆柱齿轮之间。
[0012] 相邻的两个套圈端面齿轮中间设有向心推力球轴承。
[0013] 应用上述装置的行星式多级变速传动方法:动力经输入轴输入,经主动圆锥齿轮 传到从动圆锥齿轮,从动圆锥齿轮带动圆柱齿轮转动,圆柱齿轮选择性与端面齿轮中一个 啮合;端面齿轮静止不动,转臂与输出轴固联,转臂带动输出轴转动;设输入轴的转速为 N1,输出轴的转速为N5,主动圆锥齿轮的齿数为Z2,从动圆锥齿轮的齿数为Z7,圆柱齿轮的 分圆半径为A,端面齿轮与圆柱齿轮的接触点为P,被选择啮合的端面齿轮接触点P距输出 轴的距离为B;控制被选择啮合的端面齿轮固定不动,端面齿轮与圆柱齿轮的接触点P点为 圆柱齿轮的速度瞬心,输入输出转速比N1/N5 = 1+Z7/Z2*B/A ;主动圆锥齿轮的齿数和从动 圆锥齿轮的齿数取定后,Z7/Z2为常数;圆柱齿轮的分圆半径A确定后为常数;被选择啮合 的端面齿轮接触点P距输出轴的距离B通过调速机构选择不同的端面齿轮中一个确定,实 现变速。
[0014] 如图1所示为本实用新型的行星式多级传动变速方法原理图;行星式多级变速传 动装置包括输入轴1、主动圆锥齿轮2、圆柱齿轮3、端面齿轮4、输出轴5、转臂6和从动圆锥 齿轮7 ;主动圆锥齿轮2与输入轴1连在一起,随输入轴一起转动,并与从动圆锥齿轮7啮合 传递运动和动力;从动圆锥齿轮7与圆柱齿轮3连为一体,并绕转臂6旋转;端面齿轮4为 多个,端面齿轮4为环状结构,多个端面齿轮4选择性与圆柱齿轮3啮合,而且,被选择啮合 (传递动力和运动)的端面齿轮4固定不动,其它的端面齿轮4可自由转动;转臂6与输出 轴5垂直正交,并固连为一体。
[0015] 设输入轴1的转速为N1,输出轴5的转速为N5,主动圆锥齿轮2的齿数为Z2,从动 圆锥齿轮7的齿数为Z7,圆柱齿轮3的分圆半径为A,端面齿轮4与圆柱齿轮3的接触点为 P,被选择啮合的端面齿轮接触点P(-般设计为齿宽中点)距输出轴5的距离为B,由于该 端面齿轮4固定不动,即圆柱齿轮3上P点应为圆柱齿轮3的速度瞬心,根据相对速度原理 可以得到输入输出转速比:(被选择啮合的端面齿轮距输出轴5的距离B是分别不同的,通 过改变B的大小来改变速度)
[0016] N1/N5 = 1+Z7/Z2*B/A
[0017] 由上述公式可以看出,本实用新型传动机构的变速比N1/N5与齿数比Z7/Z2、距离 比B/A有关。
[0018] -般主动圆锥齿轮2的齿数Z2,从动圆锥齿轮7的齿数Z7取定后,就不能改变了, 其比值Z7/Z2就为一常数。
[0019] 同样,选定圆柱齿轮3的模数、齿数后,其分圆半径A也为一常数。从图1可以看 出,改变接触点P的位置,即改变B值的大小可以改变输入输出转速比N1/N5的大小。
[0020] 本实用新型所提出的变速方法和原理就是通过选定Z7/Z2比值,来设定变速区 段,通过改变B值的大小来改变输入输出转速比N1/N5的大小,实现变速范围的调整。为了 更加清晰表述本实用新型的变速方法和原理,表1给出了一个计算模式。
[0021]表 1
【主权项】
1. 一种行星式多级变速传动装置,其特征在于,包括输入轴、主动圆锥齿轮、圆柱齿轮、 端面齿轮、输出轴、转臂和从动圆锥齿轮;主动圆锥齿轮与输入轴连接,主动圆锥齿轮与从 动圆锥齿轮啮合;从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连,绕转臂旋转;端面齿轮由多个由套圈端 面齿轮组成,都为环状结构,每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿,端面齿设置在环形套 圈的端面,直齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置,每个套圈端面齿轮的端面 齿与圆柱齿轮啮合,每个套圈端面齿轮的直齿选择性与调速机构的内齿圈啮合固定;转臂 与输出轴垂直正交,并固连为一体。
2. 根据权利要求1所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,所述的调速机构包 括变速驱动电机、驱动螺母、驱动螺杆和内齿圈;内齿圈设置在箱体上,内齿圈的内孔上设 有与套圈端面齿轮的直齿尺寸同样的内齿,在内齿圈的外圆柱面上的对边位置加工有凹 槽,凹槽内设有导向平键,在箱体上设有与导向平键配合的导向槽,驱动螺母通过从导向槽 伸入箱体内与内齿圈连接;驱动螺母与驱动螺杆连接,驱动螺杆与变速驱动电机相连。
3. 根据权利要求2所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,所述的驱动螺杆一 端变速驱动电机相连,另一端通过第二轴承支承于螺杆支座上,变速驱动电机与螺杆支座 安装在箱体上。
4. 根据权利要求2所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,所述的导向槽装有 可收缩防尘罩。
5. 根据权利要求1所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,所述的多个套圈端 面齿轮相互叠加,在相邻的两个套圈端面齿轮中间装有滚针轴承和钢球。
6. 根据权利要求2所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,所述的输入轴为圆 柱形阶梯结构,在中间部位套有第一轴承,左端穿过第一油封的内孔,右端固连有主动圆锥 齿轮;输出轴为圆柱形阶梯结构,其左端通过第六轴承支承于输入轴右端孔内,中间部位套 装第四轴承,第四轴承外圈支承于箱体上。
7. 根据权利要求2所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,所述的输出轴的左 端开有圆柱孔,转臂为圆柱形阶梯结构并穿过该圆柱孔,转臂两端均为台阶结构,长台阶面 上套有第五轴承,轴承外圈上安装圆柱齿轮,在圆柱齿轮的台阶面上通过键连接有从动圆 锥齿轮,分隔套装在从动圆锥齿轮和圆柱齿轮之间。
8. 根据权利要求2所述的行星式多级变速传动装置,其特征在于,相邻的两个套圈端 面齿轮中间设有向心推力球轴承。
【专利摘要】本实用新型公开了一种行星式多级变速传动装置。该装置的主动圆锥齿轮与输入轴连接,主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合;从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连,绕转臂旋转;端面齿轮由多个由套圈端面齿轮组成,每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿,端面齿设置在环形套圈的端面,直齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置,每个套圈端面齿轮的端面齿与圆柱齿轮啮合,每个套圈端面齿轮的直齿选择性与调速机构的内齿圈啮合固定;转臂与输出轴垂直正交,并固连为一体。本实用新型将无级式变速范围改变成几个可选择的固定转速比,实现了有级式变速器所具有的性能,整个装置结构简单,尺寸重量小,而且传动方式釆用齿式传动,传动效率高。
【IPC分类】F16H3-44
【公开号】CN204512319
【申请号】CN201520083092
【发明人】胡青春
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年2月5日